[實用新型]土體試樣壓縮固結與電阻率實時成像監測裝置及其取土器

有效

• 申請號: 201220114527.3
• 申請日: 2012-03-23
• 公開（公告）號: CN202502065U
• 公開（公告）日: 2012-10-24
• 發明（設計）人: 劉征宇;王者超;李術才;劉斌;聶利超;許新驥;宋杰;李樹忱;張慶松;周冰然;秘寶星;項呂
• 申請（專利權）人: 山東大學
• 主分類號: G01N27/04
• 分類號: G01N27/04;G01N1/08
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司 37221
• 代理人: 張勇

技術領域

本實用新型涉及巖土工程試驗研究和工程應用領域的一種新型土工試驗設備，尤其是一種土體試樣壓縮固結與電阻率實時成像監測裝置及其取土器，它利用電阻率法對土體固結變形過程中孔隙水的運移規律進行監測。

背景技術

土體是由土顆粒構成的骨架體和骨架間的孔隙所組成的。飽和土體在荷載的作用下，孔隙水緩慢滲出，土體有效應力狀態發生改變，土體體積也逐漸壓縮，外加荷載相應的從孔隙水傳遞到土骨架上，直到變形達到穩定時為止，這一土體變形的全過程即為固結。在這一過程中，土體中孔隙水的運移規律決定了土體的固結特性。

在地面沉降、地基壓縮固結、核廢料填埋、固體垃圾處置、水利工程防滲、地下水污染防治等巖土、環境工程問題中，孔隙水的運移都起到了關鍵的作用，因此，孔隙水的運移規律與過程監測日益受到關注。對此問題，國內外研究者開展大量的室內土體固結沉降與孔隙水運移監測的研究工作，取得了一些進展。但由于滲透介質的復雜性、室內試驗裝置觀測空間的局限性，同時缺少有效的實驗室內監測方法，導致實驗室內土體固結沉降和孔隙水運移過程的監測效果并不理想，存在著許多亟待解決的問題。因此，發展一套土體固結變形過程的電阻率監測裝置和監測方法具有十分重要的意義。

此外，使用普通取土器獲取原狀土試樣的過程中，內摩擦過大是引起土樣擾動的最主要因素之一，會影響土試樣的原始狀態，涂潤滑劑是克服這一不利因素的有效措施，但涂潤滑劑會增加掉樣的可能性。用普通取土器獲取的土試樣密封性較差，對土試樣的天然含水率、天然密度等有較大影響。對土體壓縮固結試驗而言，土試樣的原始性狀保持越完整，試驗得出的孔隙水的運移規律可靠度就越高。

土體的組成比較復雜，土體中固、液、氣三相之間存在著極為復雜的相互作用，三相比例的不同對土體的物理性質、狀態指標影響較大，目前室內土體試驗的固結沉降與孔隙水運移監測方面主要存在以下三方面困難：①在受載作用下，土體試驗的固結沉降與孔隙水運移規律較為復雜，簡單的監測方法無法對土體沉降和孔隙水運移的情況進行動態成像監測，無法直觀的反映較復雜的固結與孔隙水運移過程；②目前，常用的土體固結儀是一個封閉裝置，難以提供充足的觀測空間，為實時監測的實施帶來了較大困難；③已有的土樣獲取方法對試樣的擾動較大，監測結果難以反映真實情況。

在地球物理勘探領域，電阻率法是以介質間的導電性差異為基礎，通過觀測與研究人工電場的分布規律實現勘探目的的一種地球物理勘探方法。直流電阻率法對水體反應敏感、可對土體固結沉降和孔隙水的活動情況進行實時成像，為監測土體的固結沉降與孔隙水運移過程與規律提供了一種可行的方法和手段，以客觀地反映土體變形與孔隙水運移規律。目前，未見有實驗室內土體固結變形電阻率監測裝置的報道或文獻。

鑒于電阻率監測試驗的優越性和土體固結變形過程孔隙水的運移規律對工程的重要性，當前迫切需要解決的一個技術問題是提供一種可以對土體固結過程中孔隙水的運移規律進行電阻率監測的設備或裝置，以及一種可以更好地獲取原狀土試樣的取土器。

實用新型內容

本實用新型所要解決的技術問題在于克服以上困難和不足，提供一種可以監測土體固結變形過程中孔隙水運移規律以及土顆粒沉降規律的室內土體試樣壓縮固結與電阻率實時成像監測裝置，能夠在常規土體固結試驗的基礎上監測土體固結變形過程中電阻率在時間和空間兩個尺度上的變化規律，監測孔隙水的運移路徑、變化形態以及土顆粒的沉降規律，為觀測土體固結變形規律提供一種科學合理直觀的試驗裝置。另外，為解決本實用新型設計超長環刀(30cm)取土難題，改善原狀土試樣獲取過程中內摩擦過大、掉樣和密封性差等問題，減小對土試樣原始狀態的擾動，提高試驗的成功率和試驗結果的可靠度，本實用新型還設計了一種改進的取土器。

為實現上述目的本實用新型采用如下技術方案：